Тема  «Пароутворення і конденсація. Насичена і ненасичена пара. Залежність тиску і густини насиченої пари від температури»

ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМИ 

-Чому чай охолоджується швидше, якщо на нього дути? 

- Чому, коли людина виходить з води, відчуває холод? 

- Чому піт, що виступив на тілі людини охолоджує його?

- Чому опік парою сильніший від опіку кип’ятком? 

Процес перетворення речовин (рідин, твердих тіл) у газоподібний стан — пару  називається пароутворенням.

Існує два види пароутворення:

• Випаровування (з вільної поверхні рідини, сублімація)

• Кипіння (по всьому об’єму рідини)

Пара — це газоподібний стан речовини, у який можуть переходити як рідини, так і тверді тіла.

Випаровування — процес перетворення рідини в пару.

Рідина під час випаровування охолоджується, оскільки її покидають «найшвидші» молекули, які знаходяться ближче до поверхневого шару. Кінетична енергія таких молекул достатньо велика, щоб вони змогли вилетіти з рідини, подолавши взаємодію решти молекул. Оскільки рідину залишають найшвидші молекули, середня кінетична енергія молекул, що залишилися, зменшується, тобто рідина під час випаровування охолоджується. Чим швидше випаровується рідина, тим сильніше вона охолоджується. Відповідно внутрішня енергія пари вища ніж у рідини.

Випаровування

Відбувається з поверхні рідини

При будь-якій температурі

Швидкість залежить від:

 температури

 площі поверхні

 густини

 конвекційних потоків (вітру)

При випаровуванні температура тіла знижується

Існує зворотний процес — конденсація,при якому теплота виділяється.

Насичена пара. 

Якщо процес випаровування відбувається в закритій посудині, то через деякий час кількість рідини в посудині перестає зменшуватись, хоча швидкі молекули продовжують переходити в пару. Це пояснюється тим, що одночасно з випаровуванням у посудині відбувається конденсація. Якщо рівень рідини не змінюється, це означає, що обидва процеси тривають із однаковою швидкістю, тобто за кожну секунду рідину залишає в середньому стільки ж молекул, скільки їх переходить із пари в рідину. У такому випадку говорять, що рідина й пара перебувають в динамічній рівновазі.

Пара, яка перебуває у динамічній рівновазі зі своєю рідиною називають насиченою. 

Залежність тиску від температури насиченої пари не підлягає закону Шарля. Бо в результаті нагрівання ідеального газу, за сталого об’єму, зростає не лише його Ē_к молекул, а й кількість цих молекул (зростає маса пари). Тому тиск насиченої пари з підвищенням температури зростає швидше, ніж тиск ідеального газу.

Властивості насиченої пари

Насичена пара має максимально можливі густину та тиск при даній температурі.

Густина та тиск насиченої пари залежать від температури.

Тиск та густина пари зростають при збільшенні температури.

Тиск насиченої пари та густина не залежать від об’єму.

До насиченої пари газові закони Бойля-Маріотта (Т=const); Шарля (V=const); Гей-Люссака (р=const) застосовувати НЕ МОЖНА!!!

Можна користуватися тільки рівнянням Менделєєва - Клапейрона вважаючи масу пару змінною величиною.

PV=mRT/m

 ТЕСТ:

1.    Швидкість випаровування води з відкритої склянки зростає після:

А   накривання склянки

Б   наливання до склянки шару масла

В   охолодження склянки

Г   нагрівання склянки

2.     Рідина у відкритій склянці, що стоїть на столі в кімнаті, під час випаровування:

А   охолоджується

Б   нагрівається

В   збільшує свій об'єм

Г   зменшує свою густину

3.     Як змінюються густини рідини та її насиченої пари зі зростанням температури?

А    Густина рідини збільшується, пари — зменшується

Б     Густина рідини зменшується, пари — збільшується

В    Густина рідини та пари збільшується

Г    Густина рідини та пари зменшується

4.     Об'єм насиченої пари за сталої температури зменшили удвічі. Як змінилася концентрація молекул насиченої пари?

А Збільшилася в 4 рази

Б Збільшилася в 3 рази

В Не змінилася

Г Зменшилася у 2 рази

5.Герметичну склянку з невеликою кількістю води нагріли, збільшивши абсолютну температуру на 10 %. Як змінився тиск насиченої пари в склянці? У склянці весь час є певна кількість води.

А Зменшився на 10 %

Б Не змінився

В Збільшився на 10 %

Г    Збільшився більш ніж на 10 %

 

 

Дом. завдання

 

РОЗВ’ЯЗАТИ ЗАДАЧІ.

1.Визначити густину насичених водяних парів при температурі 301 К, якщо їх тиск при цій температурі дорівнює 2,1 • 10³ Па.

2. Визначити тиск водяної пари при 300 К, якщо його густина при цій температурі 0,02 кг/м³.